DE10340250B4

DE10340250B4 - Elektrische Parkbremse

Info

Publication number: DE10340250B4
Application number: DE10340250.0A
Authority: DE
Inventors: Rainer Kober; Hendrik Powileit; Alfred Wipfler
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2016-02-25
Anticipated expiration: 2023-08-30
Also published as: DE10340250A1; JP2005076885A

Abstract

Elektrische Parkbremse für ein Kraftfahrzeug mit einem ersten elektrischen Antrieb (26), mit Hilfe dessen die Parkbremse zwischen einer Wirkstellung und einer gelösten Stellung umschaltbar ist, wobei die Wirkstellung auch bei abgeschaltetem ersten Antrieb (26) gehalten ist, wobei der erste elektrische Antrieb (26, 18, 20) frei von Selbsthemmung ist und ein zweiter elektrischer Antrieb (40, 50, 54) vorgesehen ist, der zwischen einer die Parkbremse hemmenden Hemmstellung und einer die Parkbremse freigebenden Stellung beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Antrieb (26) wenigstens einen Schwenkhebel (40) aufweist, der reibschlüssig arretierend radial auf ein rotierendes Teil (46, 48) des ersten elektrischen Antriebes (26) oder einer nachfolgenden Getriebestufe (22) wirkt.

Description

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einer elektrischen Parkbremse für ein Kraftfahrzeug mit einem ersten elektrischen Antrieb, mit Hilfe dessen die Parkbremse zwischen einer Wirkstellung und einer gelösten Stellung umschaltbar ist, wobei die Wirkstellung auch bei abgeschaltetem ersten Antrieb gehalten ist.
Eine derartige Parkbremse ist beispielsweise aus der US 6,213,259 B1 bekannt. Bei der dort beschriebenen Lösung wirkt ein Elektromotor über ein selbsthemmendes Getriebe auf eine Seilzugeinrichtung der Bremsseile, d. h. aufgrund der Selbsthemmung des Getriebes bleibt die Stellung auch nach Abschalten des Antriebes aufrechterhalten.
Ein Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass die Wirkungsgrade selbsthemmender Getriebe ungünstig sind, so dass Motorleistung verlorengeht. Dies bedeutet wiederum, dass vergleichsweise starke Antriebe vorgesehen sein müssen, die das elektrische Bordnetz eines Kraftfahrzeuges entsprechend stärker belasten.
In der Druckschrift DE 197 50 420 A1 wird eine Bremse mit zwei Antrieben offenbart, wobei der zweite Antrieb mittels Sperrklinken eine Hemmung eines rotierenden Teils des ersten Antriebs erreichen kann. Dies erfordert jedoch eine bestimmte Geometrie des rotierenden Teils sowie der Schwenkhebel, um eine genaue formschlüssige Verzahnung zu erreichen, wobei es vorkommen kann, dass je nach Stellung des rotierenden Teils keine Verzahnung mit einer Sperrklinke zustande kommt. Auch diese Lösung enthält ein selbsthemmendes Getriebe mit einem ungünstigen Wirkungsgrad.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine elektrische Parkbremse zu schaffen, die eine niedrigere Stromaufnahme besitzt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine elektrische Parkbremse der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei welcher der erste elektrische Antrieb frei von Selbsthemmung ist und ein zweiter elektrischer Antrieb vorgesehen ist, der zwischen einer die Parkbremse hemmenden Hemmstellung und einer die Parkbremse freigebenden Stellung beweglich ist.
Die erfindungsgemäße Parkbremse bietet den Vorteil, dass der erste elektrische Antrieb zum Betätigen der Parkbremse mit hohem Wirkungsgrad ohne Selbsthemmung ausgelegt werden kann, so dass zum Einsatz kommende Elektromotoren, Elektromagneten oder dergleichen entsprechend kleiner dimensioniert werden können. Der zweite, erheblich kleiner dimensionierte Antrieb schaltet lediglich eine Hemmfunktion, die auch nach Abschalten des ersten Antriebes die Parkbremse in ihrer Stellung hält. Der zweite Antrieb arbeitet dabei vorzugsweise monostabil, d. h. nach einer kurzzeitigen Aktivierung fällt der Antrieb wieder in die hemmende Stellung zurück.
Der zweite Antrieb kann die Bewegungsbahn des ersten Antriebes formschlüssig oder auch reibschlüssig blockieren, wobei eine formschlüssige Hemmung wegen der möglichen kleineren Antriebsleistungen bevorzugt ist. So kann beispielsweise der zweite Antrieb Blockiermittel aufweisen, die den ersten Antrieb in der Hemmstellung formschlüssig arretieren, beispielsweise indem sie in eine Verzahnung des ersten Antriebes einrückbar sind.
In der Regel besitzt der erste elektrische Antrieb ein mehrstufiges Getriebe mit einer Abtriebswelle, die auf eine Seilzugeinrichtung der Parkbremse wirkt, d. h. dass eine hohe Drehzahl z. B. eines elektrischen Antriebsmotors entsprechend reduziert wird, um die hohen Betätigungskräfte für die Feststellbremse bereitzustellen. Besonders bevorzugt ist dabei eine Ausführungsform, bei welcher der zweite Antrieb in der Hemmstellung auf die Abtriebswelle oder mit dieser rotierende Teile wirkt. Durch diese Maßnahme werden die höher drehenden, aber mit geringeren Kräften oder Drehmomenten belasteten Getriebeteile nicht den hohen Haltekräften in der Wirkstellung der Parkbremse ausgesetzt, so dass der Einsatz beispielsweise von kostengünstigen Kunststoffzahnrädern in der Eingangsstufe des Getriebes möglich ist.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Abtriebswelle mit einer Spindel versehen ist, die ohne Selbsthemmung in eine Mutter eingreift, die mit einer Seilzugeinrichtung verbunden ist, wobei je nach Konzept der Parkbremse des Fahrzeuges ein Bremsseil oder zwei Bremsseile an der Seilzugeinrichtung eingehängt sind. Hierzu ist anzumerken, dass der Wirkungsgrad bei einem Spindelgetriebe ohne Selbsthemmung erheblich günstiger als bei einem Schnecken- oder Spindelgetriebe mit Selbsthemmung ist.
Die eigentliche Hemmung des ersten Antriebes durch den zweiten Antrieb kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass letzterer auf wenigstens einen Schwenkhebel wirkt, der radial form- oder reibschlüssig arretierend auf ein rotierendes Teil des elektrischen Antriebes bzw. einer nachfolgenden Getriebestufe, vorzugsweise die Abtriebswelle, wirkt. So kann beispielsweise eine Verzahnung an dem Schwenkhebel in die Verzahnung eines Zahnrades des Getriebes eingreifen oder eine Reibfläche an dem Schwenkhebel gegen eine Umfangsfläche eines rotierenden Teils des ersten Antriebes gepresst werden.
Denkbar ist auch die Anordnung von zwei backenartigen Schwenkhebeln, zwischen denen das zu hemmende rotierende Teil des ersten Antriebes liegt.
Als Schutz gegen Versagen ist in weiterer bevorzugter Ausbildung der Erfindung vorgesehen, dass ein vorgespanntes Federelement den wenigstens einen Schwenkhebel in die Hemmstellung bewegt und der zweite elektrische Antrieb zur Aufhebung der Hemmung aktivierbar ist. Bei einer solchen Lösung wird sichergestellt, dass auch nach Ausfall beispielsweise des Bordnetzes immer noch eine sichere Arretierung der Parkbremse gegeben ist. Eine monostabile Stellung kann beispielsweise in der Weise erfolgen, dass der zweite Antrieb einen Exzenter besitzt, der durch eine Feder immer in die Ausgangsstellung zurückgestellt wird und dadurch die Schwenkhebel zurück in die hemmende Stellung bringt.
Eine Alternative zu einem Exzenterelement zum Schalten des zweiten Antriebes zwischen seinen beiden Stellungen kann in einer Totpunktmechanik bestehen, die gegebenenfalls federunterstützt arbeiten kann. Auch auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Antrieb ohne Bestromung in die Hemmung fällt, wobei weitere Ausführungsformen vorstellbar sind.
Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eingegangen. Es zeigen:
1 ein Explosionsschaubild einer Betätigungsvorrichtung für eine elektrische Parkbremse;
2 die Betätigungsvorrichtung im montierten Zustand;
3 eine Ansicht der Betätigungsvorrichtung ohne Motoren und Zugbügel in einem entsperrten Zustand;
4 eine Ansicht ähnlich 3 der Vorrichtung in einer Hemmstellung.
In 1 und 2 ist eine Betätigungsvorrichtung 10 für eine elektrische Parkbremse gezeigt. Ein Bremsseil (nicht gezeigt) der Parkbremse ist in einer Aufnahmeöse 12 an einem Zugbügel 14 eingehängt, zwischen dessen Schenkeln 16 eine Mutter 18 schwenkbar gelagert ist. In das Innengewinde der Mutter 18 greift eine Spindel 20 ein, die an einer Abtriebswelle 22 eines Untersetzungsgetriebes 24 ausgebildet ist. Das Untersetzungsgetriebe 24 reduziert die Drehzahl eines elektrischen Antriebsmotors 26 und besitzt zwei Zahnradstufen 27, 28, wobei durch die durch die Spindel 20 und die Mutter 18 gebildete Getriebestufe letztlich eine dreistufige Reduzierung der Drehzahl und Umsetzung in eine Längsbewegung des Zugbügels 14 erfolgt. Die erste Zahnradgetriebestufe 27 wird durch ein auf der Abtriebswelle des ersten Elektromotors 26 sitzendes erstes Ritzel 30 und ein Zahnrad 32 gebildet, während die zweite Zahnradgetriebestufe 28 durch ein drehstarr mit dem ersten Zahnrad 32 verbundenes Ritzel (nicht sichtbar) und ein auf der Abtriebswelle 22 sitzendes zweites Zahnrad 34 gebildet wird. Die Abtriebswelle 22 mit dem zweiten Zahnrad 34 und der Spindel 20 und das erste Zahnrad 32 mit dem drehstarr verbundenen Ritzel der zweiten Getriebestufe 28 sind an einer Lagerplatte 36 drehbar gelagert, die auch eine Lageraufnahme 38 für die Abtriebswelle des ersten Elektromotors 26 besitzt.
Durch Einschalten des ersten Elektromotors 26 kann eine Zugkraft auf den Zugbügel 14 ausgeübt werden, so dass eine Parkbremse eines Kraftfahrzeuges in die Wirkstellung gebracht werden kann. Die Getriebestufen einschließlich des Spindelantriebes sind auf einen guten Wirkungsgrad ausgelegt, so dass die Spindel mit einer Steigung ausgeführt ist, die keine Selbsthemmung bewirken kann. Dadurch kann der erste Elektromotor 26 erheblich kleiner dimensioniert werden, als dies bei einem selbsthemmenden Spindelantrieb der Fall ist, es sind aber Zusatzmaßnahmen erforderlich, die ein Lösen der Parkbremse nach dem Abschalten des ersten Elektromotors 26 unter der Wirkung der Rückstellfedern im Parkbremssystem vermeiden.
Hierzu sind an der Lagerplatte 36 zwei backenartig angeordnete Schwenkhebel 40 gelagert. Die beiden Backen werden durch eine vorgespannte, zwischen ihnen eingehängte Zugfeder 42 gegeneinander gezogen, wobei sie sich über Reibflächen 44 an der Umfangsfläche 46 eines unmittelbar neben dem Zahnrad 34 auf der Abtriebswelle 22 sitzenden scheibenähnlichen Körpers 48 anliegen. Das durch die Reibflächen 44 ausgeübte Reibmoment ist hinreichend, um für eine Hemmung des Primärantriebes zu sorgen, d. h. auch nach dem Abschalten des ersten Elektromotors 26 sind die Rückstellfedern im Parkbremssystem des Kraftfahrzeuges nicht mehr in der Lage, den Zugbügel unter Verdrehung der Abtriebswelle 22 zu verlagern. Die erforderlichen Haltekräfte werden in dieser Hemmstellung bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel allein durch die Kräfte der Zugfeder 42 aufgebracht.
Zum Öffnen der Parkbremse kann die Hemmstellung dadurch aufgehoben werden, dass ein zwischen den beiden Schwenkhebeln 40 liegender Exzenternocken 50 mit einem angeformten Zahnscheibensegment 52 mit Hilfe eines zweiten Elektromotors 54 mit einem Ritzel 55 verstellt wird, wobei der Exzenternocken 50 die beiden Schwenkhebel 40 gegen die Kraft der Zugfeder 42 auseinanderdrückt und dadurch die Reibflächen 44 von der Umfangsfläche 46 abhebt. Der zweite Elektromotor 54 wird so gesteuert, dass er den Exzenternocken 50 über das Zahnscheibensegment 52 jeweils um 90° hin- und herschwenkt. Die Antriebsleistung des zweiten Elektromotors 54 ist erheblich kleiner als die des zum Anziehen der Parkbremse benötigten Elektromotors 26, der lediglich in der Lage sein muß, die Hemmstellung gegen die Kraft der Zugfeder 42 aufzuheben.
Neben der beispielhaft gezeigten und beschriebenen Betätigungsvorrichtung für die elektrische Parkbremse ist es ohne weiteres denkbar, einen oder beide Elektromotoren durch einen sonstigen Aktuator, beispielsweise einen Elektromagneten, zu ersetzen, wobei entsprechend geeignete Getriebestufen zur Umsetzung in die Bewegung des Zugbügels 14 vorgesehen sein können. Die Hemmvorrichtung kann anstelle der gezeigten reibschlüssigen Ausführung auch formschlüssig wirken, beispielsweise dadurch, dass anstelle der Reibflächen eine Verzahnung vorgesehen ist, die beispielsweise unmittelbar in den Zahnkranz des auf der Abtriebswelle 22 sitzenden zweiten Zahnrades 34 eingreift. Das Einwirken des Sekundärantriebes auf die Abtriebswelle ist von Vorteil, um die vorgeschalteten Getriebestufen im Haltezustand von den Haltekräften zu entlasten, so dass dort kostengünstige Kunststoffräder zum Einsatz kommen können.
Es ist auch nicht unbedingt notwendig, die Schwenkhebel 40 paarweise anzuordnen. Beispielsweise kann auch ein einziger Schwenkhebel vorgesehen sein, der die Abtriebswelle 22 form- oder reibschlüssig in der Hemmstellung hemmt. Auch andere Formen von Hemmeinrichtungen sind denkbar, beispielsweise axial verschiebliche Glieder, die in Axialausnehmungen in dem Zahnrad 34 auf der Abtriebswelle 22 zur Hemmung einrückbar sind.
Alternativ kann die Hemmung auch durch eine rein mechanische Einwirkung aufgehoben werden.
Die gezeigte Betätigungsvorrichtung kann im Mitteltunnel eines Kraftfahrzeuges angeordnet sein und über ein sich aufteilendes Bremsseil auf die Feststellbremse an Fahrzeugrädern wirken. Denkbar wäre auch die Verwendung von zwei an dem Zugbügel 14 festgelegten Bremsseilen, wobei die Betätigungsvorrichtung auch im Bereich einer Hinterachse eines Fahrzeuges angeordnet sein könnte. Eine Kapselung der Betätigungsvorrichtung zum Schutz vor Verschmutzung ist selbstverständlich möglich.

Claims

Elektrische Parkbremse für ein Kraftfahrzeug mit einem ersten elektrischen Antrieb (26), mit Hilfe dessen die Parkbremse zwischen einer Wirkstellung und einer gelösten Stellung umschaltbar ist, wobei die Wirkstellung auch bei abgeschaltetem ersten Antrieb (26) gehalten ist, wobei der erste elektrische Antrieb (26, 18, 20) frei von Selbsthemmung ist und ein zweiter elektrischer Antrieb (40, 50, 54) vorgesehen ist, der zwischen einer die Parkbremse hemmenden Hemmstellung und einer die Parkbremse freigebenden Stellung beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Antrieb (26) wenigstens einen Schwenkhebel (40) aufweist, der reibschlüssig arretierend radial auf ein rotierendes Teil (46, 48) des ersten elektrischen Antriebes (26) oder einer nachfolgenden Getriebestufe (22) wirkt.
Elektrische Parkbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Antrieb (40, 50, 54) zwischen den beiden Stellungen hin- und herschaltbar ist.
Elektrische Parkbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsbahn des ersten Antriebes mit Hilfe des zweiten Antriebes formschlüssig blockierbar ist.
Elektrische Parkbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Antrieb Blockiermittel aufweist, die den ersten Antrieb in der Hemmstellung formschlüssig arretieren.
Elektrische Parkbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiermittel in eine Verzahnung des ersten Antriebes einrückbar sind.
Elektrische Parkbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste elektrische Antrieb (26) mit einem mehrstufigen Getriebe (18, 20, 27, 28) mit einer Abtriebswelle (22) auf eine Seilzugeinrichtung (14) wirkt.
Elektrische Parkbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Antrieb (54, 40, 44) in der Hemmstellung auf die Abtriebswelle oder ein mit dieser rotierendes Teil (48) wirkt.
Elektrische Parkbremse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (22) mit einer Spindel (20) versehen ist, die in eine Mutter (18) eingreift, die mit einer Seilzugeinrichtung (14) verbunden ist, wobei wenigstens ein Bremsseil vorgesehen ist.
Elektrische Parkbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Schwenkhebel (40) vorgesehen sind, zwischen denen das zu hemmende rotierende Teil (48) liegt.
Elektrische Parkbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorgespanntes Federelement (42) den wenigstens einen Schwenkhebel (40) in die Hemmstellung bewegt und der zweite elektrische Antrieb (54) zur Aufhebung der Hemmung aktivierbar ist.
Elektrische Parkbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Antrieb (54) ein schaltbares Exzenterelement (50, 52) besitzt, das die Schwenkhebel (40) zur Aufhebung der Hemmstellung radial weg von dem rotierenden Teil (46, 48) bewegt.
Elektrische Parkbremse einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite elektrische Antrieb (54) mit einer Totpunktmechanik versehen ist, die auf den wenigstens einen Schwenkhebel wirkt.